Die bekannten Eis-" Wellen", die auf der Oberfläche von Eiszapfen gefrieren, sind ein Phänomen, das erst kürzlich durch eine Theorie erklärt wurde, deren Berechnungen neulich durch Beobachtungen bestätigt wurden.
Eis-" Wellen" gefrieren sehr oft auf der Oberfläche von Eiszapfen, und die Wellenlänge beträgt immer etwa 1 cm, sein theoretisches Modell.
Nach seinen Berechnungen werden diese Wellen von einer dünnen Schicht unterkühlten Wassers auf der Oberfläche des Eiszapfens erzeugt: Obwohl es eine Temperatur von knapp unter Null Grad hat, ist es noch nicht zu Eis gefroren und fließt langsam nach unten entlang des Eiszapfens. Am Ende kommt es zum Gefrieren - der Prozess ist, wie Sie wissen, exotherm, dh begleitet von der Freisetzung von Wärme. Die Effizienz dieser Wärmeübertragung ist in Bereichen, in denen sich die Welle nach außen krümmt, höher als in Bereichen, in denen sie konkav ist. Dementsprechend gefriert das Eis auf den Höhen der Welle etwas schneller als in den Vertiefungen - die Welle gefriert und erhöht allmählich ihre Amplitude.
Am Anfang ist die Oberfläche des Eiszapfens natürlich fast glatt. Erst das daran entlangströmende unterkühlte Wasser bildet die ersten – noch fast unmerklichen – Wellen, die mit der Zeit immer größer werden. Die charakteristische Wellenlänge wird durch die Wärmeübertragung dieser Wasserschicht bestimmt.
Außerdem machte Kazuto Ueno im selben Modell mehrere solcher Annahmen über die Eigenschaften von Wellen auf Eiszapfen, die noch nie jemand zuvor beobachtet hatte. Zunächst zeigte er, dass die Wellenlänge abnehmen sollte, wenn die Abweichung der Eiszapfenoberfläche von der Vertikalen zunimmt. Zweitens, dass mit zunehmender Wassermenge die Wellenlänge linear zunehmen sollte. Und drittens, dass sich die Wellen langsam über die Oberfläche des Eiszapfens bewegen sollten, etwa doppelt so langsam wie die durchschnittliche Wachstumsrate der Wellen selbst.
Und kürzlich, zehn Jahre später, präsentierte Ueno zusammen mit mehreren Kollegen die Ergebnisse seiner eigenen Überprüfung dieser Annahmen - und verglich die im Labor erh altenen Zahlen mit den Vorhersagen der Theorie. Kurz gesagt, alles wurde auf die genaueste Weise bestätigt. Die Wellenlänge ändert sich gemäß den Formeln, und die Wellen bewegen sich wirklich langsam nach oben, während das Wasser auf sie herunterfließt.
Freude an der Arbeit kann einige ziemlich wichtige Konsequenzen haben - besonders wenn man dem Modell aerodynamische Bedingungen hinzufügt, also Wind. Dann kann die Theorie die Auswirkungen gut beschreiben, die auftreten, wenn Flugzeuge vereist sind, und kaum jemand unterschätzt noch die Bedeutung dieses Problems.
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